基于IC厭氧反應(yīng)器的工業(yè)廢水處理工藝初步設(shè)計(jì)

王 旭

(遼寧省冶金地質(zhì)勘查局四O三隊(duì)，遼寧 鞍山 114038)

基于IC厭氧反應(yīng)器的工業(yè)廢水處理工藝初步設(shè)計(jì)

王 旭

(遼寧省冶金地質(zhì)勘查局四O三隊(duì)，遼寧 鞍山 114038)

高濃度工業(yè)廢水的綜合治理成為水處理領(lǐng)域的一大難題。面臨高額的廢水處理成本以及環(huán)保政策的巨大壓力，如何對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行資源化利用，降低處理成本，同時(shí)帶來(lái)額外經(jīng)濟(jì)效益，這已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)廣泛研究的重點(diǎn)課題。本文主要講述了基于IC技術(shù)的某工業(yè)廢水處理工藝設(shè)計(jì)，以期為相關(guān)工程提供理論參考。

IC；工業(yè)廢水處理；設(shè)計(jì)

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

2 工藝描述

廢水處理廠的工藝流程有預(yù)處理、除磷處理、厭氧處理、好氧處理、深度處理和化學(xué)品投放等步驟。以下詳細(xì)描述每個(gè)工藝流程。

2.1 廢水預(yù)處理

論文中預(yù)處理是去除懸浮固形物、水質(zhì)水量均衡等物化的預(yù)處理。預(yù)處理包含的池子有初沉池、調(diào)節(jié)池、事故池。初沉池：經(jīng)過(guò)廢水泵混合的廢水進(jìn)到 2 座初沉池。初沉池為斜板沉淀器，廢水 SS 經(jīng)過(guò)沉淀器中依靠重力下沉，沉降污泥收集到沉淀器底部，通過(guò)初沉池污泥泵排至現(xiàn)有污泥處理系統(tǒng)。懸浮物被沉淀去除后的上清液流至事故池或者調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池：污水到2000m3有效容積的調(diào)節(jié)池，將污水與調(diào)節(jié)池的原水混合來(lái)均衡水質(zhì)水量，防止固形物沉淀使其均勻混和，在池中裝有潛水的攪拌設(shè)備。調(diào)節(jié)池有液位計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)液位，液位不在正常范圍會(huì)報(bào)警，也能控制調(diào)節(jié)池內(nèi)的提升泵。pH 通過(guò)投加 NaOH來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)。將調(diào)節(jié)池內(nèi)的輸送至循環(huán)池。事故池：若前面排放異常，原水或初沉池中的水直接排放到667m3有效容積的事故池。把事故池的污水輸送至調(diào)節(jié)池[1]。

2.2 厭氧處理

循環(huán)池：經(jīng)預(yù)處理后的廢水泵入有效容積為145m3的循環(huán)池，同時(shí)IC出水經(jīng)立管脫氣后自流到循環(huán)池。在循環(huán)池的調(diào)解下，IC反應(yīng)器的進(jìn)水流量可以恒定，維持上流速度，使IC反應(yīng)器上沒(méi)有懸浮物質(zhì)，防止反應(yīng)器內(nèi)積累惰性的懸浮物質(zhì)；循環(huán)罐可以使IC反應(yīng)器內(nèi)的生物穩(wěn)定生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)pH值過(guò)程同時(shí)降低堿量的使用，也可以使廢水中的毒性物質(zhì)稀釋至甲烷菌可承受濃度這樣就會(huì)使 IC反應(yīng)器內(nèi)甲烷菌有較高的活性。pH通過(guò)投加 NaOH來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)。若pH和溫度都能達(dá)到進(jìn)水條件，IC的供料泵把廢水輸送到 IC反應(yīng)器。IC厭氧反應(yīng)器：廢水經(jīng)循環(huán)池泵到IC厭氧反應(yīng)的池中，單體容積1190m3(直徑8m，高度24m)。控制閥、進(jìn)料泵及電磁流量計(jì)自動(dòng)調(diào)節(jié)IC反應(yīng)器的進(jìn)水流量，時(shí)刻記錄反應(yīng)器出水的溫度和pH值。在IC反應(yīng)器系統(tǒng)中，厭氧顆粒污泥將污水中有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化成沼氣，達(dá)到凈化廢水的目的[2]。

2.3 好氧和除磷處理

IC出水首先進(jìn)入到好氧除磷單元進(jìn)行COD和磷酸根的進(jìn)一步降解，好氧和除 磷處理系統(tǒng)包括 PHOSPAQ反應(yīng)器和二沉池。(1)除磷反應(yīng)器：原厭氧系統(tǒng)的出水和IC反應(yīng)器的出水同時(shí)輸送至2個(gè)除磷的反應(yīng)設(shè)備中，單體有效容積583m3。在曝氣池中發(fā)生實(shí)質(zhì)性的COD到CO2和H2O轉(zhuǎn)化。一些有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成污泥，系統(tǒng)的污泥量由于有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化而增加，因此曝氣池的污泥量也要升高。保持曝氣池內(nèi)原設(shè)定的污泥量，系統(tǒng)中剩余污泥一定要取出。同時(shí)，在該系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)?pH值，使廢水中含有的高濃度的氨氮、鎂離子和磷酸根離子能夠結(jié)合成鳥(niǎo)糞石，使大部分磷酸根在此去除。三臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)( 兩用一備)同時(shí)向好氧池內(nèi)輸送空氣，單個(gè)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng) 量38m3/min，風(fēng)壓0.8bar，采用微孔的方式曝氣，曝氣頭約560。曝氣頭曝氣能力為 5m3/h/個(gè)。(2)曝氣池：除磷池處理后的廢水至好氧池。在好氧池中可以去除污水中的COD，發(fā)生的硝化作用能把氨氮變成硝態(tài)氮。在曝氣池中把COD轉(zhuǎn)化成H2O和CO2，一些有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成污泥，系統(tǒng)的污泥量由于有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化而增加，因此曝氣池的污泥量也要升高。原先預(yù)設(shè)為保持曝氣池的污泥量，一定要取出系統(tǒng)中剩余污泥。(3)二沉池：設(shè)計(jì)1座直徑 15m的二沉池，經(jīng)曝氣池的泥水混合物流至二沉池，在二沉池中利用重力沉降的活性污泥分離處理后的廢水。二沉池底部的污泥斗收集沉淀的污泥，一部分的活性污泥回送至曝氣池，剩下的排放到污泥的處理系統(tǒng)中。經(jīng)過(guò)處理后廢水自流到混凝反應(yīng)池[3]。

2.4 深度處理

生化系統(tǒng)治理的廢水仍含有一些含量的惰性COD，生物不能降解這些COD，去除它必須使用物化方法。深度處理單元同時(shí)還有除磷的功能。

2.5 污泥處理

污水處理廠的多余污泥要進(jìn)行利用、收集、處理。污泥的干固物量較低，一定要用機(jī)械的脫水機(jī)脫水這樣可以增大污泥的干固物量。剩下活性的污泥回送污水系統(tǒng)中。污泥有初沉池的污泥、好氧剩余的污泥以及化學(xué)的污泥等等。污水每日生產(chǎn)絕干的污泥量約2300kg/d。

2.6 沼氣處理

反應(yīng)器的COD負(fù)荷對(duì)IC反應(yīng)器的沼氣量造成影響。COD的負(fù)荷跟產(chǎn)生氣量呈正比關(guān)系。在IC反應(yīng)器上的緩沖區(qū)域收集的沼氣需要處理一下。沼氣處理設(shè)備和IC反應(yīng)器都是封閉系統(tǒng)，沼氣在沼氣處理設(shè)備中燃燒，不能擴(kuò)散到周邊環(huán)境中。

(1)沼氣流量：沼氣的流量計(jì)測(cè)試IC反應(yīng)器的沼氣含量。沼氣流量大小表示反應(yīng)器中的生物活性，調(diào)控到達(dá)反應(yīng)器內(nèi)污水的COD負(fù)荷率。反應(yīng)器內(nèi)污水的COD負(fù)荷與產(chǎn)氣量呈正比關(guān)系，當(dāng)COD負(fù)荷大表示產(chǎn)生異常，“沼氣多流量”就會(huì)報(bào)警，進(jìn)水的量應(yīng)該重新設(shè)定。根據(jù)設(shè)定值，IC反應(yīng)器的平均沼氣產(chǎn)量大約是 6600Nm3/d。(2)沼氣穩(wěn)壓柜：沼氣進(jìn)入容積為 30m3的沼氣穩(wěn)壓柜。用碳鋼板制成穩(wěn)壓柜的罐壁浮頂能夠移動(dòng)，浮頂有配重塊，沼氣系統(tǒng)的壓力250到300mm的水柱。浮頂與罐體用柔軟的聚酯物連接，浮頂能上下的浮動(dòng)，增大、減小穩(wěn)壓柜的容積可以穩(wěn)定壓力。穩(wěn)壓柜的氣位使用物位計(jì)來(lái)測(cè)試。(3) 沼氣燃燒器：沼氣穩(wěn)壓柜內(nèi)產(chǎn)生的沼氣流入 沼氣燃燒器，其最大燃燒力600m3/h。沼氣燃燒器控制著沼氣穩(wěn)壓柜的氣位。若沼氣穩(wěn)壓柜的氣位到達(dá)一定程度，點(diǎn)火閥會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，點(diǎn)火器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，火苗燃燒時(shí)溫度探頭會(huì)探測(cè)到高溫。沼氣柜的氣位到某個(gè)數(shù)值，會(huì)自動(dòng)打開(kāi)主燃燒器的控制閥，火苗燃燒沼氣，沼氣穩(wěn)壓柜的氣位降至某個(gè)數(shù)值，主燃燒設(shè)備的調(diào)控閥會(huì)被關(guān)閉，火苗仍然燃燒。沼氣的燃燒溫度比815℃高。物位計(jì)檢測(cè)沼氣的穩(wěn)壓柜內(nèi)的液位值。沼氣經(jīng)濟(jì)潛力巨大，脫硫處置后可以送鍋爐燃燒和發(fā)電。(4)冷凝水箱：厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生沼氣飽和的水氣，沼氣的溫度下降水會(huì)冷凝析出。冷凝水箱分離、收集凝結(jié)水，沼氣不會(huì)從排水管中泄漏，在冷凝水箱內(nèi)水封的深度不低于 650mm。冷凝水箱中由廠區(qū)供水系統(tǒng)和一液位開(kāi)關(guān)來(lái)保證水封液位。

2.7 化學(xué)品投加單元

該廢水處理項(xiàng)目設(shè)有5套化學(xué)投藥系統(tǒng)用來(lái)投加堿、氧化鎂、混凝劑、絮凝劑(2 套)。

(1)堿投加系統(tǒng)：本方案設(shè)計(jì)一套NaOH的投加系統(tǒng)，在廢氣處理系統(tǒng)、厭氧處理系統(tǒng)、深度處理系統(tǒng)中使用。容積為10m3的NaOH儲(chǔ)罐用來(lái)存放 30%的液堿。30% NaOH溶液利用卸料泵從槽車打進(jìn)貯罐。氫氧化鈉貯罐中有液位計(jì)持續(xù)檢測(cè)液位，并操控NaOH卸料泵和 NaOH投加泵的開(kāi)關(guān)。兩臺(tái)堿投加泵(一用一備)和相應(yīng)的閥門(mén)向循環(huán)罐和滌氣塔中投加NaOH溶液分別用以控制pH和用于堿洗液的補(bǔ)充。該罐有排空管。(2)混凝劑投加單元：本方案設(shè)計(jì)一套混凝劑的投加系統(tǒng)，用在混凝反應(yīng)池。一個(gè)容積為10m3的FeCl3儲(chǔ)罐用于貯存40%的FeCl3。40% FeCl3溶液通過(guò)卸料泵從槽車打到貯罐。FeCl3貯罐配備液位計(jì)持續(xù)檢測(cè)液位，并操控FeCl3卸料泵和FeCl3投加泵的開(kāi)關(guān)。通過(guò)兩臺(tái)FeCl3投加泵(一用一備)向混凝反應(yīng)池進(jìn)行投加。 該罐有排空管。(3)氧化鎂投加單元：本方案設(shè)計(jì)一套氧化鎂的投加系統(tǒng)，用在混凝反應(yīng)池中。2個(gè)容積為15m3的氧化鎂溶解罐的作用是溶解氧化鎂。溶解罐配有液位計(jì)持續(xù)檢測(cè)液位，并控制氫氧化鎂投加泵的開(kāi)關(guān)。通過(guò)兩臺(tái)氫氧化鎂投加泵(一用一備)向PHOSPAQ進(jìn)行投加。該罐有排空管。(4)絮凝劑的投入單元(混凝系統(tǒng))：本方案設(shè)計(jì)一套絮凝劑的投加系統(tǒng)，用在深度處理系統(tǒng)中。本方案投加的絮凝劑為PAM，通過(guò)絮凝劑螺桿泵向加藥點(diǎn)投加絮凝劑以助于更好的形成絮體。因?yàn)橥都有跄齽┝看?，運(yùn)用自動(dòng)的絮凝劑制備單元。絮凝劑干粉將自動(dòng)與水混和適當(dāng)?shù)南♂屄蕘?lái)滿足要求。當(dāng)絮凝劑單元的液位降至某個(gè)低值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)絮凝劑制備系統(tǒng)。用絮凝劑自動(dòng)制備單元可以準(zhǔn)確地調(diào)整絮凝劑的進(jìn)料速度以適應(yīng)需要和防止投加過(guò)量。(5)絮凝劑投加單元(脫水系統(tǒng))：本方案設(shè)置一套絮凝劑投加系統(tǒng)，用于脫水系統(tǒng)。本方案投加的絮凝劑為PAM，通過(guò)絮凝劑計(jì)量泵向加藥點(diǎn)投加絮凝劑以助于更 好的污泥脫水。因?yàn)橥都拥男跄齽┝看螅米詣?dòng)的絮凝劑制備單元。絮凝劑干粉將自動(dòng)與水混和適當(dāng)?shù)南♂屄蕘?lái)滿足要求。當(dāng)絮凝劑單元的液位降到某個(gè)低值時(shí)，自動(dòng)開(kāi)啟絮凝劑制備系統(tǒng)。用絮凝劑自動(dòng)制備單元可以準(zhǔn)確地調(diào)整絮凝劑的進(jìn)料速度以適應(yīng)需要和防止投加過(guò)量。

3 結(jié) 論

本項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)日處理量為2000m3/d的工業(yè)廢水處理工藝，主要運(yùn)用IC厭氧反應(yīng)器技術(shù)，初步預(yù)測(cè)其在達(dá)到預(yù)處理的效果上，還能夠在沼氣回收利用以及厭氧污泥這塊產(chǎn)生部分經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，能夠綜合利用該濃度廢水的高BOD的特點(diǎn)，進(jìn)行合理有效的資源化。該初步設(shè)計(jì)方案在國(guó)內(nèi)外類似項(xiàng)目具有一定的借鑒意義，值得推廣，期待其能在更多的新建項(xiàng)目中得以運(yùn)用。

[1]趙蘭榮.IC厭氧反應(yīng)器處理12000m3/d高濃度核苷發(fā)酵廢水應(yīng)用研究[D].華南理工大學(xué)，2013.

[2]張嫻嫻.厭氧內(nèi)循環(huán)(IC)反應(yīng)器處理有機(jī)廢水特性研究[D].重慶大學(xué)，2005.

[3]宋宏杰.IC反應(yīng)器處理酒精工業(yè)有機(jī)廢水運(yùn)行特性研究[D].鄭州大學(xué)，2005.

Preliminary Design of Industrial Wastewater Treatment Process Based on IC Anaerobic Reactor

WANG Xu

(Liaoning Geology and Mineral Bureau team 403，Anshan 114038，China)

The comprehensive treatment of high concentration industrial wastewater has become a major problem in the field of water treatment. Faced with high cost of wastewater treatment and environmental the enormous pressure of protection policy，how to carry out the resource utilization of industrial wastewater，reduce processing costs，and bring additional economic benefits，which has become the focus of experts in the field of water treatment. This paper mainly described the design of an industrial wastewater treatment process based on IC technology，in order to provide theoretical reference for related projects.

IC；Industrial wastewater treatment；Design

王旭，工程師，主要從事工業(yè)及城市污水處理等的研究工作

X703

A

1673-288X(2017)02-0086-03

引用文獻(xiàn)格式：王 旭.基于IC厭氧反應(yīng)器的工業(yè)廢水處理工藝初步設(shè)計(jì)[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(2)：86-88.